非线性基础知识以及ansys例题(2)

ANSYS弹塑性分析

非线形分析指南

步骤四：定义和填充多线性随动强化数据表（MKIN）

1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>DataTables>Define/Activate. Define/Activate Data Table(激活数据表）对话框出现。

2、在关于type of data table(数据表类型）的卷动框中，卷动到“Multi kinem MKIN”且选中它。

3、在material refersuce number(材料参考号）中，健入1。 4、对number of temperatures(温度数）键入1，单击OK。

5、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>Edit Active.。. Data Table MKIN对话框出现。

6、在“Strain”一行中，从第二列起分别输入STN1,STN2,STN3,STN4。 7、在“Curve 1”一行中，从第二列起分别输入STS1,STS2,STS3,STS4。 8、选择File>Apply & Quit。

9、选择菜单路径Main Menu>Preprosessor>Material Porps>Data Tables>Graph. Graph Data Tables(图形表示数据表）对话框出现。

1、单击OK接受绘制MKIN表的缺省。一个MKIN表的标绘图出现在ANSYS 图形窗口中。 步骤五：进入求解器

选择菜单路径Main Menu>Solution。 步骤六：定义分析类型和选项

1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis. 2、单击“Static”来选中它然后单击OK。 步骤七：打开预测器，设置输出控制。

1、选择菜单路径Main menu>solution-Load Set Opts-Nonlinear>Predictor。 2、将predictor的状态设置为“ON”。

3、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Load Step Options- Output Ctrls> DB/Results File. Coutrols for Database and Results File Writing (对数据库和结果文件写入的控制）对话框出现。

3、单击“Every substep”且选中它。 步骤八：设置载荷步选项

1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Load Step Options-Time/Frequenc > time&Substep。 Time&Substep Option(时间和子步数选项）对话框出现。 2、对time at end of Load Step(载荷步终止时间）键入 1e-6 3、对Number of substeps (子步数）键入1。 步骤九：对第一个载荷步加载

在结点3的Y方向施加一大小为 0的集中力载荷。 步骤十：将第一个载荷步写入载荷步文件。

1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Write Ls File，出现对话框。 2、在“LSNUM”的输入框中键入 1

步骤十一：对第二个载荷步加载，并写入载荷步文件。 1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Load Step Options-Time/Frequenc>time&Substep。 Time&Substep Option(时间和时间步选项）对话框出现。

2、对time at end of Load Step(载荷步终止时间）键入1 3、对Number of substeps (子步数）键入10。

4、单击automatic time stepping option（自动时间步长选项）使之为ON，然后单击OK。 5、在结点3的Y方向施加一大小为 -6000的集中力载荷。

6、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Write Ls File，出现对话框。 7、在“LSNUM”的输入框中键入 2

步骤十二：对第三个载荷步加载，并写入载荷步文件。

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ANSYS弹塑性分析

非线形分析指南

1、选

择菜单路径Main Menu>Solution>-Load Step

Options-Time/Frequenc>time&Substep。 Time&Substep Option(时间和时间步选项）对话框出现。

2、对time at end of Load Step(载荷步终止时间）键入2 3、在结点3的Y方向施加一大小为 750的集中力载荷。

4、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Write Ls File，出现对话框。 5、在“LSNUM”的输入框中键入3

步骤十三：对第四个载荷步加载，并写入载荷步文件。

1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Load Step Options-

Time/Frequenc>time&Substep。 Time&Substep Option(时间和 时间步选项）对话框出现。

2、对time at end of Load Step(载荷步终止时间）键入3 3、在结点3的Y方向施加一大小为 -6000的集中力载荷。

4、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Write Ls File，出现对话框。 5、在“LSNUM”的输入框中键入4 步骤十三：求解问题

1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Solve-From Ls Files，对话框出现。 2、对“LSMIN”键入1，对“LSMAX”键入4。 3、单击对话框中的OK开始求解。 步骤十四：进行后处理。

在这一步中，可以进行所想要的后处理，在此不进行详述。

非线性静态实例分析（命令流方式）

你可以用下面显示的ANSYS命令替代GUI选择，进行上面这个例题的塑性分析。 fini /cle

/title,circular plate loaded by a circular punch - kinematic hardening rpl=65 rpu=5 h=6.5

exx=70000

sts1=55 !yield stress stn1=sts1/exx sts2=112 stn2=0.00575 sts3=172 stn3=0.02925 sts4=241 stn4=0.1

nex=15 ! No. of elements along the radius

net=2 ! No. of elements in the plate's thickness

/prep7 et,1,42,,,1

! define node for convenient postprocessing n,1,rpl,0 n,2,0,0 n,3,0,h/2

!define geometry k,1,,-(h/2)

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k,2,rpu,-(h/2) k,3,rpl,-(h/2) kgen,2,1,3,1,,h,,3 nex1=nint(0.8*net) nex2=nex-nex1 l,1,2 l,4,5 l,2,3 l,5,6

a,1,2,5,4 a,2,3,6,5

lesize,1,,,nex1 lesize,2,,,nex1 lesize,3,,,nex2,2.5 lesize,4,,,nex2,2.5 esize,(h/net) amesh,all nummrg,node nodes

nsel,s,loc,x,0,rpu nsel,r,loc,y,(h/2) cp,1,uy,all nsel,all esel,all fini /solu

nsel,s,loc,x,rpl nsel,r,loc,y,0 d,all,uy

nsel,s,loc,x,0 d,all,ux nsel,all

outres,all,all fini

/prep7

mp,ex,1,exx mp,nuxy,1,0.325

tb,mkin,1 tbtemp,,strain

tbdata,,stn1,stn2,stn3,stn4 tbtemp,,

tbdata,,sts1,sts2,sts3,sts4 fini /solu pred,on outres,all,all nsubst,1 time,1e-6 f,3,fy,0 lswrite

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ANSYS弹塑性分析

非线形分析指南

autots,on nsubst,10 time,1

f,3,fy,-6000 lswrite

time,2 f,3,fy,750 lswrite

time,3

f,3,fy,-6000 lswrite

lssolve,1,4 fini

/post1 set,2 /dscal,1,1 pldisp,2 fini

/post26

nsol,2,2,u,y,uy2 rforce,3,1,f,y,ry1 add,2,2,,,uy2,,,-1 /grid,1

/axlab,x,deflection [mm] /axlab,y,force [n] xval,2 plvar,3 prvar,2,3 fini

非线性结构分析

非线性结构的定义

在日常生活中,会经常遇到结构非线性。例如，无论何时用钉书针钉书，金 属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状。（看图1─1（a））如果你在一个木 架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂。（看图1─1（b））。当在 汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间接触将随货物重量的啬而变化。 （看图1─1（c））如果将上面例子所载荷变形曲线画出来,你将发现它们都显 示了非线性结构的基本特征--变化的结构刚性.

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非线形分析指南

图1─1 非线性结构行为的普通例子

非线性行为的原因

引起结构非线性的原因很多，它可以被分成三种主要类型： 状态变化（包括接触）

许多普通结构的表现出一种与状态相关的非线性行为,例如，一根只能拉伸的电缆可能是松散的,也可能是绷紧的。轴承套可能是接触的,也可能是不接触的, 冻土可能是冻结的,也可能是融化的。这些系统的刚度由于系统状态的改变在不同的值之间突然变化。状态改变也许和载荷直接有关（如在电缆情况中）， 也可能由某种外部原因引起（如在冻土中的紊乱热力学条件）。ANSYS程序中单元的激活与杀死选项用来给这种状态的变化建模。 接触是一种很普遍的非线性行为，接触是状态变化非线性类型形中一个特殊而重要的子集。

几何非线性

如果结构经受大变形，它变化的几何形状可能会引起结构的非线性地响应。一个例的垂向刚性）。随着垂向载荷的增加，杆不断弯曲以致于动力臂明显地减 少，导致杆端显示出在较高载荷下不断增长的刚性。

图1─2 钓鱼杆示范几何非线性

材料非线性

非线性的应力──应变关系是结构非线性名的常见原因。许多因素可以影响材料的应力──应变性质，包括加载历史（如在弹─塑性响应状况下），环境状况（如温度），加载的时间总量（如在蠕变响应状况下）。 牛顿一拉森方法

ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程系统的响应。然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性方程表示。需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。

逐步递增载荷和平衡迭代

一种近似的非线性救求解是将载荷分成一系列的载荷增量。可以在几个载荷步内或者在一个载步的几个子步内施加载荷增量。在每一个增量的求解完成后，继续进行下一个载荷增量之前程序调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。遗憾的是，纯粹的增量近似不可避免地

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